瓶型取水泵房工程設計與研究

湯瑋

（重慶市設計院，重慶 400015）

0 引言

重慶地區長江、嘉陵江河段的洪枯水位落差可達40m左右，在這樣的河岸建造固定圓形干式豎井取水泵房，會使造價偏高。實際上很多單位的需水量大，需要建固定式取水泵房，而資金又很緊張。比如，北碚紅工水廠取水泵站在建設時，業主資金緊張，但又需要在北碚嘉陵江邊建取水規模為5萬噸/日的取水泵站，并將原水用管道送至十幾公里外的歇馬場，若按傳統的干式深井泵站設計，資金缺口會很大。筆者在接受該設計任務后，進行了一系列的調查研究，對取水泵房、水廠位置、處理工藝、構筑物以及輸配水管進行調研、比選、優化，得出了各方面都較為可行的、合理的、經濟的、安全的方案。經設計、施工、安裝，于1972年建成至今，運行正常、反映良好。其中，江邊取水構筑物采用了干式薄壁瓶型豎井取水泵房，其主要設計研究可為類似項目設計提供參考。

1 江河的水文資料

長江、嘉陵江在重慶地區的水位落差大，洪水位較高，100年一遇的洪水位高達35～40m。

2 傳統干式豎井取水泵房

傳統的干式豎井取水泵房，通過自重來抗浮，通常為圓形直筒，壁厚為洪水位高度的1/30，如洪水位為30m，則壁厚為1.0m。其通過井壁的厚度來抗滲，底板厚度為3～5m；泵房埋深為井筒高度的1/3。設計為了不架設天橋，一般建在河岸內，埋深大，土石方多，泵房均設有吸水間，泵房直徑大，取水設備一般采用臥式或立式離心水泵向取水間吸水，泵房取水頭部埋設于河心，重力自流入泵房吸水間，進水管和吸水頭埋深大，水下工程量大，施工困難，泵房設備一般就地控制。

3 薄壁圓形干式豎井取水泵房

薄壁圓形干式豎井取水泵房的形式分為瓶型 （型如花瓶）和直筒型兩類。

3.1 薄壁瓶型干式豎井取水泵房

瓶型干式豎井取水泵房如圖1所示。

圖1 瓶型干式豎井取水泵房

為了減少體積，減小泵房在水下的浮力，在不影響使用的前提下，把筒體上部直徑減小，形如花瓶，同時減少了投資，增加了泵房的穩定性。筆者從1970年設計的薄壁瓶型豎井取水泵房開始研究，首例為長風化工廠，在長江支流龍溪河岸，建了試驗性的干式薄壁瓶型豎井取水泵房，泵房洪水位深度為25m，泵房直徑上部6m，下部10m，壁厚只有0.35m，建成后使用效果良好。在此基礎上，隨后設計了規模更大、洪水位更高的紅工水廠等薄壁豎井取水泵房。

3.2 薄壁直筒型干式豎井取水泵房

為了減少混凝土用量、節約投資，設計將壁厚減至最小。筆者經多年調查研究后，設計了薄壁直筒干式豎井泵房。

4 設計研究重點

（1）泵房設計洪水位按100年一遇計算，按200年校核，枯水位按30年一遇設計，使用安全。

（2）泵房位置：設計將泵房定位在江邊較完整的巖層上，一般埋深為3～5m，按有關規范規定不得小于泵房高度的1/3，致使埋深大、土石方多、造價高、施工難度大，為滿足功能要求，設計采用天橋將岸邊與泵房連接，這樣較經濟、合理、可行。

（3）泵房取水設備及取水形式：干式和淹沒式取水采用臥式離心泵，由吸水管直接向河心深水區取水，充分利用泵的吸水高度，減少水下工程量，同時減少水泵房深度，節省投資。泵房內未設吸水間，減少了泵房的直徑，因而可減少土建費用，節約投資。吸水管一般設置兩根，吸水管在泵房外安裝檢修閥，枯水季節維修，在泵房內每臺泵吸水管上設檢修閥，閥后設沖洗閥，維修時打開沖洗閥沖洗吸水管和吸水頭，吸水頭一般采用鐘罩式帶格柵。濕式泵房采用深井泵，進水管直接由河心進水進入深井泵房內。

（4）泵房內交通：泵房深度高達40m左右，工作人員上下較困難，瓶形泵房設計采用折轉摟梯，直筒泵房設計采用拆轉樓梯加電梯，供工作人員上下。

（5）設備安裝與維修：泵房外天橋上采用滾動運輸，瓶形泵房內在±0.00層設電動葫蘆，并在下部設備層偏吊就位，直筒泵房在±0.00層設桁車，旋轉起吊。

（6）泵房排風：干式泵房一般采用送風和排風系統，經調研比選后選擇采用排風系統，直接將設備熱量排出泵房外。筒體排風，在下部筒體上開進風口，利用筒體自然抽力換氣，進風口設防潮門，洪水期關閉。使用效果良好，節省了送風系統。

（7）泵房的控制：控制室設于泵房上部±0.00以上，遠距離控制和就地控制。

（8）泵房的壁厚：按有關規定泵房壁厚不小于洪水位高度的1/30，如果洪水位為30m水深的干式泵房，其最小壁厚應是1.00m。鑒于業主的資金緊張，經查閱調研后，設計壁厚0.3m～0.35m，減少了土建工程量，節約投資20%～30%，使用至今仍然安全。

（9）泵房抗浮：按規范規定，干式泵房的自重考慮到重慶地段江邊地質條件多為完整基巖，設計采用混凝土沿基槽澆灌，把筒底和筒壁嵌固在巖石上，增加基巖與鋼筋混凝土井壁的粘結力來抗浮。當埋深不夠，達不到設計要求時，則在底板設置抗拔錨筋或抗拔錨樁，來滿足抗浮要求，或作球形底殼以克服滲透產生的彎矩。瓶型泵房上部直徑減小，體積減小，則浮力也會相應減少。增大浮力，即重力抗浮、壁厚減少以后，自重減小。

（10）泵房的抗滲：按有關規范規定，干式泵房用結構厚度來抗滲，但由于井筒壁厚度和底板減薄以后達不到規范抗滲要求，設計采用P8抗滲混凝土，使用至今無一滲漏。

（11）泵房施工：泵房埋深不大，土石方少，冬季枯水期施工較方便，唯有吸水頭部及吸水管在水下施工較困難。水下部分采用水下混凝土圍堰施工，筒體部分較高，施工有一定難度，經調研和比選采用滑模或翻模，連續施工一次建成。

5 泵房運行

泵房至今運行正常，使用良好。只是有的業主已更換，有的名稱已改變，如重慶紅工水已改為重慶北碚二水廠，屬于北碚自來水公司所有。有的設備、設施已換代升級、規模擴大。

6 結論

薄壁豎井取水泵房與傳統的干式深井泵站相比具有投資少、見效快、占地面積少的優點，適合在江河水位落差大的區域修建，該設計可為類似深井取水泵站設計提供參考。